常压室温等离子体-紫外复合诱变选育β-法尼烯高产菌株

【背景】大肠杆菌(Escherichia coli)由于生长性能优良、遗传背景清楚、遗传操作手段成熟,是合成β-法尼烯的合适生产菌,但其合成β-法尼烯的产量目前仍不能满足工业化生产的需求。【目的】通过诱变筛选技术选育β-法尼烯高产突变株。【方法】采用常压室温等离子体(atmosphericand room temperature plasma,ARTP)诱变技术和紫外线照射对出发菌株大肠杆菌EC-16进行复合诱变,并以异戊烯焦磷酸耐受性为选择压力进行平板初筛,之后进行摇瓶复筛,最后进行发酵罐验证。通过连续多代培养筛选到的高产突变菌株,观察其遗传稳定性。【结果】经复合诱变选育筛选出一株β-法尼烯高产突变株E.coliHVK-9,其产量高达22.1g/L,相比出发菌株提高了168.74%。【结论】采用ARTP-紫外复合诱变,再结合异戊烯焦磷酸抗性筛选的集成方法,使得诱变菌株的正突变率大大提高,可以有效地提高诱变菌株的β-法尼烯产量。突变株HVK-9作为工业化发酵生产菌种具有较好的遗传稳定性,为β-法尼烯的工业化生产和应用奠定了良好的基础。     

核糖体工程技术选育ε-聚赖氨酸高产菌株

【目的】利用核糖体工程技术选育Streptomyces albulus AS3-14的链霉素和利福平双重抗性突变株,以提高其ε-聚赖氨酸合成能力。【方法】通过链霉素抗性筛选,获得链霉素抗性的ε-聚赖氨酸产量提高突变株;在此基础上,继续筛选其利福平抗性突变株,实现链霉素和利福平双重抗性ε-聚赖氨酸高产菌选育。【结果】获得的双重抗性高产突变株Streptomyces albulus WG-608的ε-聚赖氨酸摇瓶产量达到3.7 g/L,5 L发酵罐补料分批发酵ε-聚赖氨酸产量达到53.0 g/L,较出发菌株分别提高了42.3%和32.5%。【结论】链霉素和利福平双重抗性选育能够显著提高ε-聚赖氨酸产生菌Streptomyces albulus的产物合成能力。     

黑曲霉α-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株.用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理,用透明圈法初筛出的菌株中,产量提高40%以上的突变菌株占11%;用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226,摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL,比出发菌株提高了22.7%.对该高产突变株进行5 L罐发酵实验,发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL.用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株,不仅具有较高的筛选效率,还具有良好的准确性.     

黑曲霉a-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株。用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理, 用透明圈法初筛出的菌株中, 产量提高40%以上的突变菌株占11%; 用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226, 摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL, 比出发菌株提高了22.7%。对该高产突变株进行5 L罐发酵实验, 发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL。用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株, 不仅具有较高的筛选效率, 还具有良好的准确性。     

内切葡聚糖酶高产菌株的诱变选育

【目的】建立里氏木霉(Trichoderma reesei)高产突变菌株的快速筛选方法,选育出高产内切葡聚糖酶的突变株。【方法】对里氏木霉T306菌株的初筛培养基进行优化,建立快速筛选方法;通过紫外诱变手段选育内切葡聚糖酶高产突变菌株,并对突变菌株的产酶培养基进行优化。【结果】在初筛培养基中添加浓度为0.1%(W/V)的乳糖、蛋白胨及脱氧胆酸钠有利于菌株的筛选。诱变后筛选出菌落形态发生明显变化的内切葡聚糖酶高产突变株0516,其羧甲基纤维素酶活力(CMC酶)较出发菌株提高了38.9%。其产酶培养基经优化后,得到最适碳、氮源分别为:乳糖1.50%、硫酸铵0.14%、尿素0.05%、蛋白胨0.10%,优化后CMC酶活力达64.2 U/mL,较优化前提高了2.3倍。【结论】建立了里氏木霉高产突变菌株的快速筛选方法,通过紫外诱变育种获得了产内切葡聚糖酶能力高且遗传稳定的突变株0516。     

高产DHA破囊壶菌Aurantiochytrium sp. PKU#SW7诱变株的筛选

【目的】对野生菌株Aurantiochytrium sp.PKU#SW7诱变育种,筛选高产DHA突变株。【方法】采用UV诱变和化学药物胁迫筛选方式,以菌株的生物量、油脂产量、DHA产量作为筛选指标,获得高产DHA突变株。【结果】经鉴定获得一株DHA高产突变株PKU#PM003,该菌株传代4次后仍保持较好的遗传稳定性。摇瓶发酵后,PKU#PM003生物量产量高达6.62 g/L,比原始菌株5.95 g/L提高了11.26%,脂肪酸含量高达4.01 g/L,比原始菌株3.18 g/L提高了26.1%,DHA在脂肪酸中所占比例由29.97%增加到33.43%,产量提高了41.01%,油脂突变效果显著。【结论】突变株PKU#PM003可作为性状优良的工业化发酵生产菌种,并在DHA产量提升上仍具有巨大的空间。     

结合缺陷型菌株显色法采用离子束诱变筛选高产L-精氨酸突变株

为快速高效筛选L-精氨酸高产突变株,建立一种缺陷菌株平板显色法并采用低能N+离子束对L-精氨酸生产用菌株钝齿棒杆菌SYPA5-5进行诱变处理,通过上述平板显色法筛选获得高产突变株.对突变株进行摇瓶发酵实验,最终选育出一株L-精氨酸产量较高且产酸性能比较稳定的突变菌株钝齿棒杆菌SYPA5-5-36.该菌株摇瓶发酵L-精氨酸产量可达35.85 g/L,比出发菌株提高了19.5％.因此,缺陷型菌株平板显色法可以用于快速、高效筛选高产L-精氨酸突变株.     

新一代糖化酶高产菌株的选育及其工业应用

【目的】建立对糖化酶生产菌种黑曲霉随机突变文库进行筛选的方法,以获得糖化酶酶活提高的突变菌株。【方法】以一株可产糖化酶的黑曲霉菌株Aspergillus niger X1为出发菌株,经硫酸二乙酯诱变获得突变文库,采用葡萄糖的结构类似物——2-脱氧葡萄糖进行筛选,并在筛选过程中逐渐提高2-脱氧葡萄糖浓度,定向选育具有2-脱氧葡萄糖抗性、高产糖化酶的突变株。【结果】获得的高产突变菌株DG36摇瓶发酵糖化酶产量比出发菌株A.niger X1提高22.2%–33.8%,经工业水平50 m~3罐发酵测试,突变株DG36发酵128 h糖化酶活可达49094 U/m L,在相同发酵时间内,其酶活较出发菌株A.niger X1提高32.8%,发酵时间缩短16.9%。【结论】本研究开发了一种以2-脱氧葡萄糖为抗性标记选育高产糖化酶突变株的方法,所得突变株DG36遗传性状稳定,与出发菌相比具有菌丝粗壮、产酶期提前、糖化酶活高、发酵时间短、有利于发酵后处理的优点。     

产耐高温谷氨酰胺转胺酶菌株的快速筛选方法

目的:采用亚硝基胍(NTG)诱变结合96孔板高通量筛选方法筛选产耐高温谷氨酰胺转胺酶(MTG)的茂原链霉菌(Streptomyces mobaraensis)。方法:通过优化96孔板高通量测定MTG活性的方法、确定筛选温度和时间,建立了产耐高温MTG菌株的快速筛选方法;通过优化NTG诱变条件建立了筛选突变库;通过96孔板高通量初筛、摇瓶复筛获得了产耐高温MTG的突变株12-82,并通过摇瓶发酵对12-82所产MTG进行热稳定性分析。结果:采用2mg/ml NTG、p H8.0、60min的诱变条件获得突变株,将突变株的发酵上清液于70℃水浴7.5min,再在37℃空气浴、反应10min的条件下测定MTG活性,从5 200株突变株中筛选出5株产耐高温MTG的突变株,其中突变株12-82在50℃水浴60min以及70℃水浴1.5min的酶活残留率均比出发株高出近20%,且80℃保温2min仍有11.9%的酶活残留率。结论:利用NTG诱变结合96孔板高通量筛选的方法筛选到5株所产MTG热稳定性相对较高的突变株,其中突变株12-82在50℃、70℃和80℃的酶活残留率均有10%~20%的提高。这为高温食品加工领域所需耐高温MTG生产菌株的高效筛选提供了可行性方案。     

油田采出水石油烃降解菌分离、鉴定及高通量选育复合诱变菌株

【目的】为解决石油烃类物质(Total petroleum hydrocarbons,TPHs)引起的环境污染问题,提高野生型菌株对TPHs的降解率。【方法】基于微生物修复技术,通过富集培养、初筛和复筛从油田采出水中分离TPHs优势降解菌株,经形态学、生理生化以及16S rRNA基因序列分析确定其种属。采用紫外线与等离子体复合诱变技术,以96孔板发酵法替代摇瓶培养发酵,采用以多功能酶标仪双波长紫外光谱法测定为基础的高通量筛选方法选育TPHs高效降解菌株,并通过方差分析检验突变株的遗传稳定性。【结果】经鉴定,分离自采出水的野生型菌株PW04为多食鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium multivorum)。通过复合诱变获得了3株能够高效降解TPHs的突变菌株：S. multivorum PW04-H10、S. multivorum PW04-G9、S. multivorum PW04-A6,降解率分别为85.1%、82.7%、82.9%。遗传稳定性分析结果表明这3株菌遗传性能均稳定。【结论】经分离、诱变选育出的TPHs高效降解菌株其降解率最高达85.1%,与野生型菌株相比提高了48%,可显著降低环境中TPHs含量,有效修复原油污染环境。     

嗜热毁丝霉高通量培养技术及其应用

【背景】丝状真菌是一类重要的工业发酵生产宿主菌,如何进行高通量纯菌培养和高效检测筛选性能优异的菌株是工业丝状真菌研究的重要方向。【目的】研究建立丝状真菌的高通量培养技术并测试应用效果。【方法】通过对丝状真菌培养过程中的制种、接种、培养和检测研究,建立基于孔板的高通量培养技术,并以嗜热毁丝霉为例对该技术进行验证。【结果】与传统的平板制种和摇瓶接种培养方式相比,高通量孔板的培养方式将制种通量提高24倍,单位面积产孢子能力提高350%,液体培养转接效率提高10-40倍,并建立96孔板测定乙醇含量的高通量检测技术。【结论】将丝状真菌的培养和检测通量提高1-2个数量级,为快速检测丝状真菌改造过程产生的大量性状不同菌株并获得目标菌株奠定基础,为丝状真菌高通量筛选研究提供应用指导价值。     

解淀粉芽孢杆菌诱变育种及其突变株在降低酱油中氨基甲酸乙酯的应用

【目的】通过诱变育种提高解淀粉芽孢杆菌JY06利用精氨酸的能力,并将其用于降低酱油中的氨基甲酸乙酯及前体,从而提高酿造酱油的安全性。【方法】采用等离子诱变和紫外诱变两种诱变育种方法对解淀粉芽孢杆菌JY06进行突变,应用高通量筛选手段获得具有高精氨酸利用能力的突变株,验证突变株降低酱油中氨基甲酸乙酯的能力。【结果】获得了12株精氨酸利用能力提高的突变株,与出发菌株JY06相比,突变株C12和E6可使酱油中瓜氨酸含量分别降低了15.6%和14.7%,EC的含量分别降低了19.3%和13.1%。【结论】通过等离子诱变和紫外诱变进一步提高了解淀粉芽孢杆菌JY06降低酱油中EC及其前体瓜氨酸的能力,具有控制或减少酱油中生物危害物的应用潜力。     

基于PTP转运蛋白的瓜氨酸利用菌株高通量筛选策略及其应用评估

【目的】为降低发酵体系中氨基甲酸乙酯前体物瓜氨酸的浓度,建立基于PTP (putative transport protein)转运蛋白的瓜氨酸利用菌株高通量筛选策略,对不同样品中的瓜氨酸利用菌株进行分离、筛选和鉴定,并对其胞外瓜氨酸利用能力进行比较和分析。【方法】通过对瓜氨酸转运蛋白PTP的氨基酸序列进行比对分析,确定其保守区域,并通过设计获得简并引物,结合溴甲酚紫变色圈法、简并引物菌落PCR和二乙酰一肟显色法,建立瓜氨酸利用菌株的高通量筛选策略。【结果】设计出一对可用于筛选瓜氨酸利用菌株的简并引物,利用建立的高通量筛选策略从环境中分离获得65株具有瓜氨酸利用能力的菌株,其中Levilactobacillus brevis PC4可在4 h内消耗体系中91.08%的瓜氨酸。对分离菌株PTP编码基因在基因组中的位置进行分析发现,Latilactobacillussakei等4株菌的PTP编码基因都位于arc基因簇内,表明PTP蛋白的功能与分离菌株的瓜氨酸代谢途径密切相关。【结论】PTP蛋白是菌株胞外瓜氨酸利用的重要功能蛋白,基于PTP编码基因设计的高通量筛选策略可用于高效地从环境中分离...     

高通量筛选诱变菌株降低黄酒发酵氨基甲酸乙酯前体积累

【目的】氨基甲酸乙酯是发酵食品中普遍存在的一种潜在危害物。黄酒中氨基甲酸乙酯的前体主要是尿素和乙醇。本研究通过高通量筛选策略降低黄酒发酵过程中尿素的积累,从而降低氨基甲酸乙酯积累。【方法】以一株黄酒生产工业菌株酿酒酵母XZ-11为研究对象,采用ARTP诱变和高通量筛选策略,获得尿素积累量较低菌株。使用实时定量PCR技术检测氮代谢中尿素代谢和转运相关基因(DUR1,2和DUR3)的变化。【结果】筛选得到一株尿素高效稳定性利用菌株5-11C。其尿素积累量比酿酒酵母XZ-11降低了50.6%。实时定量荧光PCR结果表明,与尿素代谢和转运相关的基因(DUR1,2和DUR3)表达量分别提高了3.3和2.2倍。【结论】高通量筛选策略可以用于降低黄酒生产过程中氨基甲酸乙酯前体尿素的含量。由于未采用基因工程手段,避免了可能的法规问题,消费者易于接受,在发酵食品行业具有较好的应用前景。     

原油污染土壤中生物表面活性剂菌株的筛选和产物鉴定

【目的】从原油污染的土壤中分离出产表面活性剂的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)SX-20,并对其产物进行提取及结构分析。【方法】采用氯化十六烷基吡啶和溴百里酚蓝混合溶液(cetylpyridinium chloride-bromothymol blue,CPC-BTB)显色反应结合血琼脂平板简单高效的筛选得到产脂肽的枯草芽孢杆菌。通过酸沉淀、甲醇萃取和旋转蒸发提取发酵所产生的粗产物,该产物对痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes)具有良好的抑制作用。运用傅里叶红光变换光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、氨基酸分析和液相质谱联用(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)对粗产物的成分进行分析。【结果】筛选所得的菌株所产物质是含C15脂肪酸链和7个氨基酸形成的环状的脂肽表面活性剂。【结论】本研究为筛选脂肽类生物表面活性剂提供了一定的理论基础和技术路线,有利于后续获得高产的低成本的生物表面活性剂。     

基于高通量共聚焦激光扫描显微镜方法定量分析副溶血性弧菌生物被膜结构

【目的】副溶血性弧菌是水产品中常见的食源性致病菌,生物被膜的形成对副溶血性弧菌的环境生存和传播至关重要。这项工作的目的是评估临床和环境中分离出的44株副溶血性弧菌菌株形成的生物被膜的结构多样性。【方法】该研究基于共聚焦激光扫描显微镜的高通量方法,使用与高分辨率成像兼容的96孔微量滴定板,结合结构分析软件ISA-2来研究生物被膜形成和结构,分析22株食品与22株临床来源的副溶血性弧菌菌株形成的生物被膜结构参数(生物体积、平均厚度、粗糙系数)。【结果】CLSM图像显示,44株副溶血性弧菌菌株在培养48h后能够形成3D结构,进一步比较分析了临床来源菌株与环境来源菌株形成的生物被膜结构异同,发现临床菌株生物被膜的变异系数比环境菌株生物被膜的变异系数小,且同时携带tdh和trh两种毒力因子的菌株生物被膜变异性最小。凝聚层次聚类分析结果显示,副溶血性弧菌生物被膜可以分为致密且表面光滑(39%)、斑驳且表面粗糙(27%)、疏松且表面坑洼(34%),临床菌株易形成致密且表面光滑和斑驳且表面粗糙的生物被膜,而环境菌株易形成致密且表面光滑和疏松且表面坑洼的生物被膜。【结论】该研究深入了解了副溶血性弧菌生物...     

A High-Throughput Method for Screening of Rapamycin-Producing Strains of <Emphasis Type="Italic">Streptomyces hygroscopicus</Emphasis> by Cultivation in 96-Well Microtiter Plates

A novel high-throughput cultivation method was developed to rapidly screen large numbers of rapamycin-producing mutants of Streptomyces hygroscopicus by duplicate culturing of isolates on the surfaces of agar-solidified 96 wells in microtiter plates. One copy of the cultures was used for the rapamycin bioassay and the other identical copy, representing potentially high yielding strains, was preserved for further study. By integrating 96-well solid cultivation and the bioassay, we screened more than 7000 isolates and found 10 high-yielding strains. From these, one mutant produced 420 μg rapamycin/ml, which was double the yield of parent strain used in the submerged fermentation process.     

基于流式细胞仪高通量分选的深海微生物单细胞培养

[目的]建立适用于海洋微生物的流式细胞分选与高通量单细胞培养的方法,通过该方法从印度洋深海样品中分离微生物纯培养菌株.[方法]利用流式细胞仪单细胞分选功能,以前向角(FSC)和侧向角(SSC)散射光信号代替荧光信号作为分选逻辑,对深海水体和沉积物样品中微生物进行单细胞高通量分选和培养.[结果]确定了流式细胞分选的区域和...     

酒醅中精氨酸利用菌株的分离筛选及其对浓香型白酒中瓜氨酸积累的影响

【目的】分析浓香型白酒酒醅发酵过程中氨基甲酸乙酯前体物质瓜氨酸含量显著增加的原因,确定酒醅中能够利用精氨酸并积累瓜氨酸的微生物,为解析白酒中氨基甲酸乙酯的形成机制提供研究基础和理论依据。【方法】采用高通量筛选技术,从浓香型白酒酒醅中分离具有高精氨酸利用能力和高瓜氨酸积累特性的菌株,并通过基因型和表现型验证以及模拟窖内发酵验证它们对瓜氨酸积累的贡献。【结果】共筛选获得20株具有高精氨酸利用能力的菌株,其中Lactococcus garvieae LD3,Bacillus amyloliquefaciens BG5,Pediococcus acidilactici PH7和Staphylococcus pasteuri SH11具有较高的瓜氨酸生成能力,并可使酒醅中瓜氨酸含量显著增加。【结论】筛选获得的4类微生物均能够通过ADI途径代谢积累瓜氨酸,是导致酒醅瓜氨酸含量增加的原因。     

An integrated high throughput strategy to screen mutants of Paenibacillus polymyxa with high polymyxin E-productivity

An integrated high-throughput screening (HTS) strategy was developed to screen large numbers of polymyxin E-producing mutants of Paenibacillus polymyxa. Various types of mutants were transferred onto the surfaces of solidified agar in 96-well microtiter plates, and then inoculated to 96-deep-well microtiter plates for micro-cultivation. The culture conditions were optimized for the production of polymyxin E. The supernatants from the micro-culture plates were transferred to 96-well bioassay microtiter plates containing Escherichia coli JM109 for high-throughput bioassay. By using this high-throughput screening (HTS) procedure, one best producer P. polymyxa PE 5.808 was identified from a large NTG mutated library with about 5,000 isolates. The volumetric productivity of polymyxin E of P. polymyxa PE 5.808 was 1,200 μg/ml in shake flasks, about 140% improvement compared with that of the wild type strain.